技術(shù)創(chuàng)新和循環(huán)經(jīng)濟_我國磷化工可持續(xù)發(fā)展的必由之路_貢長生

1、技術(shù)創(chuàng)新和循環(huán)經(jīng)濟 我國磷化工可持續(xù)發(fā)展的必由之路貢長生(武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院 , 湖北 武漢 430073摘要 :在概述我國磷化工取得巨大成就的同時 , 分析了磷化工發(fā)展的潛在挑戰(zhàn) :資源形 勢不容樂觀 , 環(huán) 保問題比較突出 , 磷 化工發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)受到制約 , 國內(nèi)外市場競爭日趨激烈 。 為應(yīng)對這些挑戰(zhàn) , 我國磷化工產(chǎn) 業(yè)應(yīng)加強技術(shù) 創(chuàng)新 , 突破制約磷 化 工發(fā)展的技術(shù) “ 瓶頸 ” ; 大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟 , 積極構(gòu)建生態(tài)磷化工 , 促進磷化工健康快速可持續(xù)發(fā)展 。關(guān)鍵詞 :磷化工 ; 技術(shù)創(chuàng)新 ; 循環(huán)經(jīng)濟 ; 可持續(xù)發(fā)展 中圖分類號 :TQ126. 31文獻標(biāo)識碼 :C

2、文章編號 :0253-4320(2008 03-0006-07Technical innovation and circular economy :An inevitable course for sustainabledevelopment of phoschemical industry in C hinaG O NG Chang -she ng(School of Chemical Engineering &Pharmacy , Wuhan Institute of Technology , Wuhan 430073, China Abstract :The great achi

3、evement in China s phoschemical industry is introduced briefl y in this paper . At the same time the potential challenges such as insufficient res ources , environ mental pollution , key technologies and market competitions , etc . , are pointed out . To cope with those challenges , China must stren

4、gthen technical innovation in order to solve key technologies to break the restriction in develop ment of the phoschemical industry , and develop circular economic mode and construct ecologic phoschemical industry in order to accelerate sustainable development of it .Key words :phoschemical industry

5、 ; technical innovation ; circular economy ; sustainable development 收稿日期 :2007-10-12 , , , , , 我國磷化學(xué)工業(yè)經(jīng)過多年的建設(shè)和發(fā)展 , 特別是經(jīng)過 “ 九五 ” 、 “ 十五 ” 時期的快速發(fā)展 , 產(chǎn)業(yè)布局趨 于合理 , 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特色 鮮明 , 已 形成以磷酸鹽 為主 體 、 品種比較齊全 、 能滿足國民經(jīng)濟發(fā)展需要的磷化 工體系 , 使我國成為世界上磷化工生產(chǎn)大國 。 例如 , 2005年我國磷肥產(chǎn)量 1125萬 t (P 2O 5 , 已超過美國 , 居世界第 1位 。 我國黃磷的產(chǎn) 能和產(chǎn)量

6、占世 界的 75%以上 ; 磷酸 、 三聚磷酸鈉和飼料磷酸鹽等產(chǎn)量均 居世界第 1。 磷化工發(fā)展的內(nèi)涵已從以磷肥和黃磷 為主的初級磷礦加工發(fā)展成為以黃磷深加工和磷酸 精細(xì)加工為主的精細(xì)化工產(chǎn)業(yè) , 技術(shù)創(chuàng)新更如群星 璀璨 , 產(chǎn)品的精細(xì)化和專用化更加豐富 。進入 21世紀(jì)以來 , 由于經(jīng)濟全球一體化進程的 加快 , 以及資源 、 能源和環(huán)境問題的影響 , 世界磷化 工發(fā)展格局正發(fā)生深刻的變化 , 我國磷化工既迎來 良好的發(fā)展機遇 , 又將面對嚴(yán)峻的挑戰(zhàn) 。 如何搶抓 機遇 , 迎接挑戰(zhàn) , 加快發(fā)展我國的磷化學(xué)工業(yè) , 用什 么樣的模式來促進我國磷化學(xué)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展 ,以建設(shè)經(jīng)濟發(fā)展 、 資

7、源節(jié)約和環(huán)境友好型的磷化工產(chǎn)業(yè) , 這是我國磷化工戰(zhàn)線上的廣大同仁共同關(guān)注 的問題 。1 磷化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)1. 1 資源形勢不容樂觀磷礦資源是發(fā)展磷化工的基礎(chǔ) 。 據(jù)美國地質(zhì)局 調(diào)查統(tǒng)計 , 目前全世界磷礦資源儲量約為 500億 t , 主要分布在非洲 、 北美 、 亞洲 、 中東 、 南美等 60多個 國家和地區(qū) , 其中 80%以上集中分布在摩洛哥 、 美 國 、 南非 、 中國和俄羅斯 , 見表 11。 目前全世界有 28個國家生產(chǎn)磷礦 , 2005年世界磷礦產(chǎn)量為 1. 521億 t , 主要生產(chǎn)國家有美國 、 中國 、 摩洛哥和俄羅斯 , 4個國家產(chǎn)量之和約占世界磷礦總產(chǎn)量的

8、 70%。磷礦資源是一種不可 再生的寶貴 資源 。 截 至 2002年底 , 全國磷礦的保有資源儲量為 167. 86億 t , 其中基礎(chǔ)儲量 40. 54億 t , 資源量 127. 32億 t 。 也就 是說 , 在技術(shù)經(jīng)濟上可以利用 、 真正具有經(jīng)濟價值的·6·Mar . 2008現(xiàn)代化工第 28卷第 3期 Modern Chemical Industry 2008年 3月表 1 世界磷礦儲量和資源量統(tǒng)計 百萬 t 國家和地區(qū) 經(jīng)濟儲量 資源量美國 13005200俄羅斯 13001300摩洛哥 /西撒哈拉 700022000中國 660013000約旦 600700

9、突尼斯 267533多哥 4070南非 25002500塞內(nèi)加爾 160160其他國家 7253725磷礦 “ 基礎(chǔ)儲量 ” 只有 40. 54億 t , 占總儲量的 24%。 而基礎(chǔ)儲量中的 “ 可采儲量 ” 又只有 21. 11億 t , 僅占 基礎(chǔ)儲量的 52%。 已探明的磷礦資源主要 分布在 云南 、 貴州 、 湖北 、 湖南 、 四川 5省 (見表 2 , 而北方 和東部地區(qū)可供利用的資源儲量較少 , 大部分地區(qū) 所需磷礦均依賴云南 、 貴州 、 湖北 3省供應(yīng) 。 磷礦資 源開發(fā)利用條件較好的云 、 貴地區(qū) , 又相對受到外部 鐵路運輸條件的制約 。 近年來我國磷化工行業(yè) (尤 其

10、是磷肥 的快速發(fā)展也使得磷礦的供應(yīng)形勢日趨 緊張 , 磷礦價格持續(xù)上漲 。表 2 我國主要地區(qū)磷礦資源儲量 億 t 地區(qū) 儲量 基礎(chǔ)儲量 資源量 查明資源儲量 云南 4. 2311. 4127. 6039. 01貴州 5. 067. 0219. 7526. 95湖北 6. 459. 1616. 6725. 82四川 1. 332. 8911. 1614. 05湖南 0. 842. 6517. 6820. 32全國 21. 1140. 54127. 32167. 86我國磷礦資源儲量雖豐而不富 , 貧礦居多 , 富礦 較少 , 全國磷礦石 P 2O 5質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于 30%的富礦只 有 11. 0

11、8億 t , 其中云南占 35. 86%,貴州 45. 52%,湖 北 9. 87%,四川 6. 82%,湖南 1. 91%。 加之采 富棄 貧 、 亂采濫挖 , 造成人為貧 礦化 。 2002年國土 資源 部已將磷礦列為 2010年后不能滿足國民經(jīng)濟發(fā)展 需求的 20個礦種之一 。1. 2 環(huán)境保護問題突出 著許多環(huán)境保護問題 。 例如 , 黃磷生產(chǎn)中所產(chǎn)生的 磷渣 、 尾氣和廢水 , 若不綜合利用 , 就會造成環(huán)境的 污染 。 目前國內(nèi)黃磷生產(chǎn)企業(yè)有 100多家 , 總產(chǎn)能 達到 180萬 t /a 。 每生產(chǎn) 1t 黃磷排放的磷渣土 10t 左右 , 尾氣 28003000m 3, 目前

12、每年新增的磷渣量 達 800萬 t 左右 , 而 新增的 堆存量 在百萬 噸以上 。 每年向大氣排放的尾氣高達 12億 m 3, 排放 的二氧 化硫達 12000t , 氟化物 1000t , 元素磷 120t , 給環(huán)境 帶來了較大危害 。磷石膏是濕法 (硫酸法 生產(chǎn)磷酸時不可避免的 副 產(chǎn) 物 , 每 生產(chǎn) 1t H 3PO 4(以 P 2O 5計 就 會 產(chǎn) 生 4. 55. 0t 磷石膏 。 目前全世界每年產(chǎn)生的磷石膏 達 2. 8億 t 以 上 。 我 國 濕 法 磷 酸 的 生 產(chǎn) 能 力 近 1000萬 t /a , 每年產(chǎn)生 的磷石膏排放 量多達 3500萬 t 。 而大部分企

13、業(yè)采 用堆存的辦法 處理 , 也 對生 態(tài)環(huán)境造成污染 。1. 3 制約磷化工發(fā)展的技術(shù)瓶頸高新技術(shù)是核心競爭力 。 要加快我國磷化工產(chǎn) 業(yè)的發(fā)展 , 必須突破制約磷化工發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù) , 特 別是中低品位磷礦的加工利用技術(shù)和濕法磷酸的凈 化技術(shù) 。中低品位磷礦是我國磷礦資源的主要特點 。 我 國磷礦資源儲量 167. 86億 t , 雖居世界第 2位 , 但是 豐而不富 。 全國磷礦 P 2O 5質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于 30%的富 礦只占 6. 6%,而 90%以上的磷礦為中低品位磷礦 , 搞好中低品位磷礦的合理開發(fā)和綜合利用是關(guān)系到 我國磷化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重大問題 。濕法磷酸凈化技術(shù)是各國磷酸工

14、業(yè)面臨的重大 課題 , 濕法磷酸只有通過凈化處理 , 才能用于生產(chǎn)各 種工業(yè)磷酸鹽和精細(xì)磷酸鹽 。 目前 , 只有少數(shù)幾個 國家采用溶劑萃取精制技術(shù)進行濕法磷酸的工業(yè)凈 化 。 近年來 , 世界磷酸鹽行業(yè)的發(fā)展趨勢正由熱法 工藝向濕法技術(shù)的轉(zhuǎn)變 。 世界各國都在積極進行濕 法磷酸凈化技術(shù)的研究開發(fā) , 以降低磷酸鹽的生產(chǎn) 成本 , 使凈化的濕法磷酸逐步取代熱法磷酸 。 隨著 我國磷肥工業(yè)的快速發(fā)展 , 磷肥供過于求的問題日 漸凸現(xiàn) , 解決濕法磷酸的出路是 “ 肥化結(jié)合 ” 。 我國 磷酸鹽工業(yè)的發(fā)展需要向濕法磷酸工藝轉(zhuǎn)移 , 加強 濕法磷酸凈化技術(shù)的研究開發(fā) , 這是促進我國磷酸 工業(yè)由熱法

15、路線向濕法工藝轉(zhuǎn)變的必然選擇 。 1. 4 國內(nèi)外磷化工產(chǎn)品市場競爭日趨激烈近年來 , 國外一些大公司大企業(yè)進行兼并重組 、 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局的調(diào)整 , 陸續(xù)將一些初級和中間產(chǎn) , ·7·2008年 3月 貢長生 :技術(shù)創(chuàng)新和循環(huán)經(jīng)濟 我國磷化工可持續(xù)發(fā)展的必由之路專心致力于發(fā)展高科技 、 高附加值的精細(xì)磷化工產(chǎn) 品 , 以擴大產(chǎn)品的應(yīng)用面 , 增強核心技術(shù)的競爭力和 壟斷性 。 最典型的例證就是羅地亞 (Rhodia 公司和 Albright &Wilson 公司的兼并重組 , 使 Rhodia 公司成 為全球生產(chǎn)精細(xì)磷化學(xué)品的領(lǐng)導(dǎo)者和 “ 帶頭羊 ” 。 同 時

16、, 羅地亞 、 巴斯夫 (B ASF 、 孟山都 (Monsanto 等國 際知名大公司紛紛涌向我國市場 , 在國內(nèi)合資經(jīng)營 或開辦企業(yè) , 這將會對我國磷化工產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生較大的 沖擊 。同時 , 近年來磷肥產(chǎn)能增長過快 , 磷化工產(chǎn)品市 場的無序競爭 , 往往造成兩敗俱傷 。 因此 , 必須大力 調(diào)整和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu) , 加大精細(xì)磷化工的科技創(chuàng)新 和開發(fā)力度 , 以提高企業(yè)的核心競爭力 。2 技術(shù)創(chuàng)新是磷化工可持續(xù)發(fā)展的不竭動力加強技術(shù)創(chuàng)新 , 搞好科技攻關(guān) , 突破制約磷化工 發(fā)展的 關(guān)鍵技 術(shù) , 將 大力 推進 磷化工 行業(yè) 的科 技 進步 。2. 1 由中低品位磷礦制取工業(yè)磷酸技術(shù)利用中低

17、品位磷礦制取工業(yè)磷酸的技術(shù)備受關(guān) 注 。 目前世界磷礦資源正在逐步貧化 , 尤其是我國 磷礦資源絕大部分為中低品位磷礦 , 研究中低品位 磷礦制酸技術(shù) , 搞好中低品位磷礦的加工利用 , 是關(guān) 系磷化工產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重大問題 , 具有重要的 理論意義和實用價值 。2. 1. 1 窯法磷酸技術(shù)窯法磷酸 (KPA 技術(shù)是美國西方石油研究公司 (ORC 在 20世紀(jì) 80年代開發(fā)的一種制備工業(yè)磷酸 的新工藝 2, 其原理是基于氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的 結(jié)合 , 將 磷的 還 原和 氧 化在 同 一回 轉(zhuǎn)窯 內(nèi) 完成 。 1978 1982年西方石油研究公司在威斯康新進行了 中試試驗 。 由于技術(shù)和經(jīng)濟

18、的原因 , 尤其是反應(yīng)工 程技術(shù)問題沒有解決好 , 未能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化 。由于 KPA 能充分利用中低品位磷礦和 一般的 生產(chǎn)設(shè)備來生產(chǎn)工業(yè)磷酸 , 引起了世界各國的廣泛 關(guān)注 。 我國科學(xué)工作者在跟蹤研究的基礎(chǔ)上 , 提出 了復(fù)合球團的包裹模型 , 開發(fā)出新型的包裹劑和雙 層包裹技術(shù) , 解決了制約窯法磷酸工業(yè)化的關(guān)鍵技 術(shù)難題 3, 而且開發(fā)出 2種窯法磷酸技術(shù)新工藝 :以 南京化學(xué)工業(yè) (集團 公司研究院江善襄為代表的隧 道窯窯法磷酸技術(shù) , 以長沙礦冶研究院侯擁和為代 表的 CDK 回轉(zhuǎn)窯窯法磷酸技術(shù) , 兩者各有特點 , 各 有創(chuàng)新 。 長沙礦冶研究院與湖北?？悼h合作建設(shè)了 酸有限公司利

19、用隧道窯法磷酸技術(shù)在宜昌 亭開發(fā) 區(qū) 也 建 有 一 套 試 驗 裝 置 , 目 前 正 在 建 設(shè) 一 套 3萬 t /a 窯法制酸的生產(chǎn)線 。 兩者均在完善生產(chǎn)工 藝 , 解 決工 程 化中 的 技術(shù) 難 題 , 以期 盡 快實 現(xiàn) 工 業(yè)化 。2. 1. 2 鹽酸法技術(shù)鹽酸法分解磷礦制取磷酸的最大特點是對磷礦 的適應(yīng)性強 。 以色列礦業(yè)公司 開發(fā)出鹽酸分 解磷 礦 、 有機溶劑萃取磷酸工藝 (簡稱 IMI 法 , 但該工藝 流程長 , 存在氯化鈣的利用等問題 。宜昌市仁和礦業(yè)有限責(zé)任公司利用原湖北省化 學(xué)研究所相關(guān)技術(shù) , 并經(jīng)過大量的研究 , 開發(fā)出鹽酸 分解磷礦制取工業(yè)磷酸的新工藝

20、:以鹽酸分解磷礦 石 , 制備出氯磷酸鈣結(jié)晶體 , 進而打漿并以有機溶劑 萃取 , 制備工業(yè)級磷酸 ; 氯化鈣與硅渣經(jīng)水熱焙燒 , 回收 HCl 返回主流程 , 副產(chǎn)硅酸鈣 (硅肥 ; 萃余水相 也返回主流程 , 形成鹽酸母液封閉循環(huán) 。 該工藝主 要 特點是 : 在鹽酸分 解磷礦過程中 , 控制工 藝條 件 , 析出氯磷酸鈣中間體 , 然后由氯磷酸鈣分解制備 磷酸 ; 可以充分利用中低品位磷礦 , 對磷礦石的適 應(yīng)性強 ; 采用有機溶劑萃取 , 可以達到工業(yè)級磷酸 的質(zhì)量要求 ; 利用廢棄物硅渣生產(chǎn)硅肥 , 實現(xiàn)資源 的綜合利用 。目前正進一步擴大試驗 , 改進和完善生產(chǎn)工藝 , 解決重點工

21、程技術(shù)問題 。2. 1. 3 新型濕法技術(shù)傳統(tǒng)的硫酸二水法生產(chǎn)磷酸 , 需要 w (P 2O 5 30%的高品位富礦 。 利用現(xiàn)代科學(xué)和工程技術(shù) , 由 中低品位磷礦直接制取工業(yè)磷酸 , 屬于新型濕法技 術(shù) , 目前國外已投入大量人 力 、 物力進行研究 。 例 如 , 美國磷酸鹽工程和建設(shè)公司 (PE CO 、 印度 DMCC 化學(xué)公司等積極研究利用低品位磷礦生產(chǎn)磷酸的新 流程 , 但仍處于實驗階段 , 關(guān)鍵技術(shù)沒有公開 。 國內(nèi)四川大學(xué)在利用中低品位磷礦生產(chǎn)高質(zhì)量 磷酸方面進行了大量的實驗研究 , 采用磷酸分解磷 礦逐級浸提流程 , 分級陶洗礦粒和雜質(zhì) , 然后磷酸鈣 鹽清液 與硫酸 反應(yīng)

22、 , 制得 比較 潔凈的 磷酸 和磷 石 膏 4。 為了有效利用中低品位磷礦制取工業(yè)磷酸 , 筆者課題組應(yīng)用綠色化學(xué)的基本原理對新型濕法技 術(shù)進行了必要的探索 5。2. 2 濕法磷酸凈化技術(shù)濕法磷酸的凈化是濕法磷酸工藝逐步取代熱法 磷酸的關(guān)鍵和前提 。 濕法磷酸凈化技術(shù)雖有化學(xué)沉 、 離·8·現(xiàn)代化工 第 28卷第 3期子交換法 、 電滲析法等多種方法 , 但從國內(nèi)外研究開發(fā)和應(yīng)用的情況看 , 溶劑萃取法是目前工業(yè)上用于 制備凈化濕法磷酸的主要方法 , 而且為幾個大公司 所掌握 , 情況見表 36。表 3 全球凈化濕法磷酸的 主要生產(chǎn)公司及其生產(chǎn)能力 公司 產(chǎn)能 /萬 t

23、·a -1Emaphos (摩洛哥 24Haifa Chemicals Ltd . (以色列 9Innophos (墨西哥 /美國 31. 5PCS Phosphates (美國 25Prayon SA (比利時 20R ote m Amfert Negev (以色列 18貴州宏?；す煞萦邢薰?(中國 10目前濕 法 磷 酸凈 化 技 術(shù) 的 發(fā)展 呈 現(xiàn) 如 下 特 點 7-8: 2種和 2種以上 的凈化 方法聯(lián) 合應(yīng)用 ; 利用現(xiàn)代科 學(xué)技術(shù)開發(fā)高效 凈化裝置和分 離設(shè) 備 ; 已工業(yè)化的濕法磷酸凈化工藝集中在溶劑萃 取法和溶劑沉淀法 , 以溶劑萃取法為主 ; 濕法磷酸 凈化

24、流程有多種 , 原則是分級凈化 、 分級利用 。 因為 濕法磷酸的凈化程度取決于磷酸的最終應(yīng)用 , 大多 采 取 “ 肥 鹽化 一體化 ” 流程 , 做到不 同凈化 等級 的 P 2O 5分類使用 , 以降低濕法磷酸的凈化成本 。 如圖 16所示 。圖 1 濕法磷酸凈化流程示意圖濕法磷酸凈化技術(shù)的關(guān)鍵是提高磷的回收率 、 節(jié)能降耗和簡化工藝過程操作 。 國內(nèi)對于濕法磷酸 凈化技術(shù)的研究開發(fā) , 主要有 2種方式 :一是引進國 外濕法磷酸凈化技術(shù) , 生產(chǎn)凈化的濕法磷酸 , 用于生產(chǎn)精細(xì)磷酸鹽和其他用 途 , 以縮短 研究開發(fā)周期 。 例如 , 貴州 宏?；?股份公司 引進以色 列 Batem

25、an 公司 10萬 t /a (P 2O 5 濕法磷酸凈化技術(shù) , 一 次開車 成功 , 取得了良好的經(jīng)濟效益 。 所以應(yīng)鼓勵企業(yè)引 進技術(shù) , 支持高等 院校和科研機構(gòu) 幫助消化技術(shù) 。 產(chǎn)品的發(fā)展模式進行 , 而不是先制備純凈的濕法磷酸 。 國內(nèi)一些企業(yè)采用邊凈化邊生產(chǎn)的方法用濕法 磷酸生產(chǎn)三聚磷酸鈉 , 積累不少成功的經(jīng)驗 。 應(yīng)該 說 , 這種以濕法磷酸生產(chǎn)工業(yè)磷酸鹽的邊凈化邊生 產(chǎn)目的產(chǎn)物的精制方法 , 比起理論意義上的濕法磷 酸精制技術(shù)而言稍遜一些 , 但是該方法投資省 、 見效 快 , 也不失為一種有效的精制方法 。2. 3 精細(xì)磷化工綠色合成技術(shù)綠色技術(shù)是當(dāng)今世界產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的

26、方向 , 是 對人體健康無害 、 對社會安全 、 對環(huán)境友好的技術(shù) 。 由于資源 、 能源和環(huán)境問題的影響 , 當(dāng)今世界磷化工 的發(fā)展格局和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)正發(fā)生深刻的變革 , 呈現(xiàn)出 產(chǎn)業(yè)的集約化和高端化 、 產(chǎn)品的精細(xì)化和專用化 、 合 成技術(shù)的現(xiàn)代化和綠色化 , 特別是含磷藥物和中間 體的綠色合成技術(shù) 9, 由黃磷直接合成亞磷酸和磷 酸酯 的綠色催化技術(shù) 10-11, 磷系電子化學(xué) 品的制 備技術(shù) ; 高效低毒有機磷農(nóng)藥的研制 ; 新型磷系阻燃 劑的合成技術(shù) 12等 。 應(yīng)加強研究開發(fā) , 突破關(guān)鍵技 術(shù) , 大力發(fā)展綠色合成技術(shù) , 促進我國高新精細(xì)磷化 工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的 “ 綠色化 ” 。3 循

27、環(huán)經(jīng)濟是磷化工可持續(xù)發(fā)展的重要模式3. 1 循環(huán)經(jīng)濟是磷化工可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)選模式循環(huán)經(jīng)濟是國際社會推進可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一 種有效模式 13。 循環(huán)經(jīng)濟以 “ 資源 產(chǎn)品 再生資 源 ” 的持續(xù)循環(huán)模式替代傳統(tǒng)經(jīng)濟的線性增長模式 , 做到生產(chǎn)和消費 “ 污染排放最小化 、 廢物再資源化和 環(huán)境無害化 ” , 最大限度地有效 利用資源和保 護環(huán) 境 , 以最小的成本獲得最大的經(jīng)濟效益 、 社會效益和 生態(tài)效益 。 因此 , 循環(huán)經(jīng)濟能夠從根本上解決我國 在發(fā)展過程中遇到的經(jīng)濟增長與資源環(huán)境之間的矛 盾 , 促進社會經(jīng)濟與資源環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展 。 由循環(huán)經(jīng)濟概念衍生出的 3條基本原則 :減量 化 (R

28、educe 、 再 利用 (Reuse 、 再 循環(huán) (Recycle ” , 即 “ 3R ” 原則是循環(huán)經(jīng)濟最重要的實際操作原則 。 “ 減 量化 ” 原則屬于輸入端方法 , 旨在減少進入生產(chǎn)和消 費過程的物質(zhì)量 , 從源頭上減少廢棄物和節(jié)約資源 ; “ 再利用 ” 原則屬于過程性方法 , 目的是提高產(chǎn)品和 資源的利用率 ; “ 再循環(huán) ” 原則屬于輸出端方法 , 要求 產(chǎn)品完成使用功能后能夠重新變成再生資源 , 以減 少對環(huán)境的污染 。磷化工是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)工業(yè) , 從肥 料磷酸鹽 、 工業(yè)磷酸鹽到精細(xì)磷化學(xué)品和專用磷化 , , ·9·2008年 3月 貢長生

29、 :技術(shù)創(chuàng)新和循環(huán)經(jīng)濟 我國磷化工可持續(xù)發(fā)展的必由之路密集型的高能耗產(chǎn)業(yè) , 廢水 、 廢氣 、 廢渣排放量大 , 原 料利用率不高 , 容易造成環(huán)境污染 , 這就決定了磷化 工行業(yè)不僅最有條件 、 最具潛力 , 而且也最需要發(fā)展 循環(huán)經(jīng)濟 , 構(gòu)建生態(tài)磷化工 。3. 2 以循環(huán)經(jīng)濟的理念構(gòu)建生態(tài)磷化工循環(huán)經(jīng)濟是生態(tài)工業(yè)經(jīng)濟內(nèi)涵的集中表達 , 生 態(tài)工業(yè)是仿照自然界生態(tài)過程物質(zhì)循環(huán)的方式來規(guī) 劃工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的一種工業(yè)模式 。 生態(tài)磷化工的本 質(zhì)是運用工業(yè)生態(tài)學(xué)的基本原理 , 以生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng) 的優(yōu)化運行為目標(biāo) , 通過磷化工企業(yè)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的 重組和耦合 , 使不同企業(yè)之間形成共享資源和互換 副產(chǎn)

30、物 , 達到產(chǎn)業(yè)共生組合 , 拓展產(chǎn)業(yè)鏈 , 主動適應(yīng) 市場需求和時代發(fā)展潮流 ; 同時 , 使上游生產(chǎn)過程產(chǎn) 生的廢棄物成為下游生產(chǎn)過程的原材料 , 實現(xiàn)廢物 綜合利用 , 達到產(chǎn)業(yè)之間資源的最優(yōu)化配置 , 實現(xiàn)產(chǎn) 品清潔生產(chǎn)和資源可持續(xù)利用 , 摒棄傳統(tǒng)經(jīng)濟的 “ 高 開發(fā) 、 低利用 、 高排放 ” 的發(fā)展模式 , 通過系統(tǒng)內(nèi)部的 物質(zhì)流轉(zhuǎn)換和能量流循環(huán) , 合理有效利用資源和能 源 , 實現(xiàn)低消耗 、 低 (或無 污染 、 工業(yè)發(fā)展與生態(tài)環(huán) 境協(xié)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo) 。在構(gòu)建生態(tài)磷化工時 , 應(yīng)依托當(dāng)?shù)刭Y源 、 技術(shù)經(jīng) 濟和物流的實際情況 , 突出特色 , 堅持高起點 、 高技 術(shù) 、

31、高效益的發(fā)展戰(zhàn)略 , 以工業(yè) 生態(tài)學(xué)的原理 為指 導(dǎo) , 按照生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)科學(xué)規(guī)劃 , 以 “ 合理開發(fā)和有 效利用磷礦資源 , 適度發(fā)展高濃度磷復(fù)肥 , 大力發(fā)展 精細(xì)磷化工 ” 為主線 14, 搞好相關(guān)產(chǎn)業(yè)的交叉耦合 和橫向多元化的發(fā)展 , 實現(xiàn)橫向多品種的耦合共生 和縱向產(chǎn)業(yè)鏈的拓展延伸 。 例如 , 磷化工與煤化工 的耦合 , 煤資源經(jīng)清潔氣化 , 生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)合成氣 , 進而 轉(zhuǎn)化成合成氨和碳一化學(xué)品 , 氨和磷酸反應(yīng)轉(zhuǎn)化成 肥料級磷銨和工業(yè)級磷酸鹽 。 磷化工與氯堿工業(yè)的 耦合 , 生產(chǎn)三氯化磷和三氯氧磷等 , 進而轉(zhuǎn)化成各種 高附加值的精細(xì)有機磷化工產(chǎn)品 ; 同時 , 用燒堿替代 純

32、堿生產(chǎn)磷酸鹽 , 也可減少溫室氣體二氧化碳的排 放 。 磷化工和石油化工的耦合 , 石油化工為磷化工 提供原料或中間體 , 磷化工為合成材料工業(yè)提供各 種高技術(shù)含量的工業(yè)助劑 。 磷化工和建材工業(yè)的耦 合可以利用磷渣和磷石膏生產(chǎn)各種建筑材料 , 實現(xiàn) 廢棄物的綜合利用 。在產(chǎn)業(yè)的交叉耦合中 , 將不斷催生新的工藝技 術(shù)創(chuàng)新 , 同時也伴隨著資源的高效利用和產(chǎn)業(yè)價值 鏈的提升 , 構(gòu)筑綜合的整體競爭優(yōu)勢 , 實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)和行 業(yè)的不斷更新和進步 。 這是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟 , 構(gòu)建生 4 加快我國磷化工的可持續(xù)發(fā)展4. 1 適度發(fā)展高濃度磷復(fù)肥近 10年來 , 世界化肥尤其是磷復(fù)肥的發(fā)展趨勢 有 2個顯著

33、的特點 :其一是發(fā)展的重點由發(fā)達地區(qū) 向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移 , 歐美 、 日本等發(fā)達國家的磷復(fù)肥 消費趨于穩(wěn)定并有產(chǎn)量逐漸降低的趨勢 。 例如 , 美 國磷酸鹽肥料消費量近期維持在 1100萬 t /a 左右 。 而對于發(fā)展中國家 , 由于人口的增加 , 經(jīng)濟的迅速發(fā) 展 , 磷復(fù)肥的生產(chǎn)和消費將不斷增加 。 例如 , 中國 、 印度和巴西就屬于這種情況 。 其二是磷肥消費和生 產(chǎn)品種由低濃度向高濃度發(fā)展 , 由單一肥料向復(fù)合 肥料發(fā)展 。 近 10年來 , 世界 磷銨的消 費量增加 了 60%。 磷銨作為主要的高濃度磷肥產(chǎn)品 , 既可直接 施用 , 又可作為生產(chǎn)高濃度復(fù)合肥的主要原料 , 具有

34、廣闊的消費市場 。世界對磷肥的需求量總體來說呈增長趨勢 , 國 際肥料工業(yè)協(xié)會 (IFA 預(yù)測 , 到 2010年全球磷肥需 求量將達到 4150萬 t P 2O 5。 IFA 統(tǒng)計表明 , 2004年 全球磷酸鹽肥料消費量約 3560萬 t P 2O 5, 比 2003年 增長 3. 7%,其中南美洲 增長 1. 6%,而亞洲 地區(qū)增 長 6. 5%,主要是中國和印度等國需求快速增長 。 2006年我國磷肥產(chǎn)量 1210萬 t P 2O 5, 居世界第 1位 15。 同比增長 7. 6%,其中 高濃度磷肥產(chǎn) 量占 67. 8%。 我國磷肥的自給率達到 99. 8%,國產(chǎn)磷肥 國內(nèi)市場占有率達

35、到 92. 1%(見表 4 。 2010年國內(nèi) 磷肥的需求量將達到 1500萬 t 左右 , 這說明我國磷 肥產(chǎn)業(yè)還有一定的發(fā)展空間 。 因此 , 適度發(fā)展高濃 度 磷 復(fù)肥 , 重 點發(fā) 展磷酸 一銨 (MAP 和 磷 酸二 銨 (DAP 。 同時還應(yīng)指出 , 近年來一些地方投資過熱 , 表 4 2000 2006年我國磷肥生產(chǎn)和消費概況年份磷肥表觀消費量 /萬 t國產(chǎn)磷肥 /萬 t凈進口量 /萬 t出口量 /萬 t磷肥自給率 /%國產(chǎn)磷肥國內(nèi)市場占有率 /%高濃度磷 肥所占比 例 /% 2000831. 23663. 44195. 6927. 9079. 876. 535. 4 20018

36、88. 67739. 44186. 0236. 7983. 279. 140. 1 20021025. 70805. 38271. 4651. 1478. 573. 545. 7 2003997. 51908. 48156. 4367. 4091. 184. 449. 4 20041079. 121017. 45140. 5278. 8594. 387. 054. 0 20051167. 411125. 0042. 4877. 8896. 489. 760. 3 20061213. 061210. 482. 6093. 8199. 892. 167. 8 注 : 磷肥表觀消費量 =磷肥資源量

37、(國產(chǎn)產(chǎn)量 +進口量 -出 口量 -庫存量 ; 磷肥自給率 =國產(chǎn) 磷肥量 /表觀 消費量 ; 國產(chǎn)磷 肥國內(nèi)市場占有率 =(國產(chǎn)磷肥量 -出口量 /表 觀消費量 。 表中數(shù)P25·10·現(xiàn)代化工 第 28卷第 3期2008 年 3 月 貢長生 : 技術(shù)創(chuàng)新和循環(huán)經(jīng)濟 我國磷化工可持續(xù)發(fā)展的必由之路 · 11 · 磷肥工業(yè)低水平重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象嚴(yán)重 , 磷肥產(chǎn)能增長 過快 , 磷肥市場供大于求的形勢已初步顯現(xiàn) 。 在發(fā)展高濃度磷復(fù)肥時應(yīng)處理好 3 個關(guān)系 : 一 是高濃度磷肥的長效化 , 適量添加緩釋劑 , 控制磷素 有效釋放 , 以提高磷肥的利用率 , 減

38、少磷的流失和土 壤對磷的固定 ; 二是專用磷復(fù)肥的智能化 , 可適量加 入殺蟲抗病毒藥物 , 使之具有農(nóng)藥肥效雙重作用 , 或 者加入腐植酸類保水物質(zhì) , 使之發(fā)揮固沙保土肥效 等多重功能 , 以適應(yīng)不同土質(zhì) 、 不同作物及其不同生 長階段對磷肥的需求 , 發(fā)揮磷肥施用的最大效益 ; 三 是多元磷肥的生態(tài)化 , 模擬生態(tài)系統(tǒng) , 通過化學(xué)和微 生物解磷作用 , 實現(xiàn)磷的有效循環(huán)和生態(tài)平衡 。 4. 2 大力發(fā)展精細(xì)磷化工 精細(xì)磷化工是一大類高技術(shù)含量 、高市場需求 、 高附加值的磷化工產(chǎn)業(yè) , 主要包括精細(xì)磷酸鹽和精 細(xì)有機磷化工兩大門類 16 。 在精細(xì)磷化工 的發(fā)展 中應(yīng)堅持 3 種導(dǎo)向

39、: ( 1 精細(xì)磷酸鹽的功能化 。 我國是世界上磷酸 鹽生產(chǎn)大國 , 已能生產(chǎn)磷酸鹽的絕大部分品種 , 而且 我國磷酸 、 三聚磷酸鈉 、 六偏磷酸鈉和飼料磷酸鹽等 產(chǎn)量位居世界首位 , 具有自己的技術(shù)優(yōu)勢和較強的 競爭實力 。 今 后磷酸鹽的發(fā)展 應(yīng)在功能化上 做工 作 , 功能決定應(yīng)用 , 應(yīng)用拓展市場 。 立足國際 、國內(nèi) 2 個市場 , 大力發(fā)展食品磷酸鹽 ( 如食品級磷酸 、磷 酸鈉鹽 、 磷酸鈣鹽和焦磷酸鐵鹽等 、 飼料磷酸鹽( 如 飼料級磷酸氫鈣 、 磷酸二氫鈣和脫氟磷酸鈣等 、特 種磷酸鹽( 包括合成材料和高技術(shù)用的磷酸鹽 ,特 別是次亞磷酸鹽具有廣闊的發(fā)展前景 。 ( 2 有

40、機磷化學(xué)品的專用化 。 從組成和結(jié)構(gòu)上 看 , 精細(xì)有機磷化學(xué)品主要有磷酸酯( 包括氯代磷酸 酯和硫代磷酸酯 、亞磷酸酯 、膦酸酯 、 鹽等 , 被廣 泛地用于醫(yī)藥 、 農(nóng)藥 、阻燃劑 、抗氧劑 、 表面活性劑 、 紡織印染助劑 、油品添加劑 、 水處理劑和催化劑等 , 這是精細(xì)磷化工中最具活力和最有發(fā)展前途的研究 開發(fā)領(lǐng)域 。 有機磷化學(xué)品的精細(xì)化發(fā)展很快 , 專用 化針對性很強 , 能夠適應(yīng)國內(nèi)外市場的變化和磷化 工發(fā)展的潮流 。 例如 , 膦酸酯被廣泛用作合成材料 的阻燃劑 ; 膦酸酯核苷作為抗病毒藥物用于抗艾滋 病的 臨床治療 17 -18 ; 而乙烯基膦酸酯被用 于高分 子材料的工業(yè)

41、合成 , 以改善聚合物的表面性質(zhì)和特 殊性質(zhì) 19 。 ( 3 磷化工發(fā)展的高端化 。 高新技術(shù)是國際國 內(nèi)區(qū)域競爭的前沿和焦點 , 為應(yīng)對國際磷化工發(fā)展 的新格局和新挑戰(zhàn) , 我國磷化工的發(fā)展應(yīng)堅持高端 化 。 在做大做強基礎(chǔ)磷化工的同時 , 加強科技攻關(guān) 和技術(shù)創(chuàng)新 , 大力發(fā)展高端磷化工產(chǎn)業(yè) 。 例如 , 超高 純黃磷 、 電子級磷酸和磷酸鹽 、 磷系新型功能材料 、 手性磷配體絡(luò)合物催化劑和藥物等 , 使我國逐步實 現(xiàn)由磷化工大國向磷化工強國的轉(zhuǎn)變 。 4. 3 積極發(fā)展再資源化環(huán)保型產(chǎn)業(yè) 磷石膏 、黃磷爐渣和硫酸燒渣等均是磷化工產(chǎn) 業(yè)不可避免的廢棄物 , 特別是磷石膏一直是我國乃 至

42、世界濕法磷酸工業(yè)亟待解決的重大問題 ?！?十五” 期間 , 我國高濃度磷復(fù)肥產(chǎn)量從 2000 年的 235 萬 t 增加到 2005 年的 678 萬 t , 年增長率 23. 6 %。 與此 同時 , 副產(chǎn)磷石膏也從 2000 年的 1 100 萬 t 增加到 2005 年的 3 300 萬 t 。 目前國內(nèi)磷石膏以每年 15 % 的速 度 增長 , 累計 堆 積量 近 億噸 , 而 利 用率 不 到 10 %。 搞好這些廢棄物的綜合利用與再資源化 , 是 發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟 , 構(gòu)建資源綜合利用型生態(tài)磷化工 , 實 現(xiàn)人和自然環(huán)境的和諧與協(xié)調(diào)所必需 。 國內(nèi)一些企 業(yè)和單位利用磷石膏生產(chǎn)建筑材料

43、 、 造紙?zhí)畛淞?、石 膏粉體材料和硫酸鉀類 肥料等 , 做 了大量的工作 。 特別是山東魯北化工集團利用磷石膏制取硫酸同時 聯(lián)產(chǎn)水泥 , 將磷銨 、 硫酸和水泥 3 套生產(chǎn)裝置有機地 組合為一體 , 形成綠色生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈 。 通過多年的實 踐 , 技術(shù)已趨成熟 , 積累了豐富的經(jīng)驗 。 但是由于該 工藝技術(shù) 流程長 、能耗 高 、投 資大而 未能推 廣 20 。 應(yīng)加強技術(shù)創(chuàng)新 , 采取過程強化技術(shù)集成 , 進一步節(jié) 能降耗 , 以利推廣 。 4. 4 加強生態(tài)工業(yè)園區(qū)建設(shè) 生態(tài)工業(yè)園是生態(tài)工業(yè)的重要實踐 , 在構(gòu)建生 態(tài)磷化工時 , 應(yīng)積極建設(shè)生態(tài)工業(yè)園 。 生態(tài)工業(yè)園 是近年來國際化工發(fā)展

44、的主流 , 也是我國化學(xué)工業(yè) 發(fā)展的新型模式 , 是繼工業(yè)園區(qū)和高新技術(shù)園區(qū)的 第 3 代工業(yè)園區(qū) 。 它是依據(jù)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展理念 、工 業(yè)生態(tài)學(xué)基本原理和清潔生產(chǎn)的要求而設(shè)計構(gòu)建的 一種區(qū)域新型工業(yè)發(fā)展模式 21 , 使生產(chǎn)發(fā)展 、資源 利用和環(huán)境保護形成良性循環(huán) 的工業(yè)園區(qū)建 設(shè)模 式 , 是一個能最大限度地發(fā)揮人的積極性和創(chuàng)造力 的高效 、 穩(wěn)定 、 協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展的人工復(fù)合生態(tài)系 統(tǒng) 。 其主要特征是仿照生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的方式以 產(chǎn)業(yè)空間聚集合理配置生產(chǎn)要素 , 實現(xiàn)磷化工產(chǎn)業(yè) 的集約化和可持續(xù)發(fā)展 。 其重要意義在于 : 有利于 統(tǒng)籌規(guī)劃和資源的優(yōu)化配置 , 有利于發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟 和資

45、源共享 , 有利于實施清潔生產(chǎn)和“ 三廢 ” 的統(tǒng)一 治理 , 也有利于引進國內(nèi)外資金和先進技術(shù) 。 生態(tài) 工業(yè)園內(nèi)模擬生態(tài)系統(tǒng) , 通過物流或能流傳遞等方 · 12 · 現(xiàn)代化工 社 , 2005 . 第 28 卷第 3 期 式把不同企業(yè)或工廠連接起來 , 形成共享資源和互 換副產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)相互組合 , 構(gòu)建以磷化工為龍頭的 生態(tài)工業(yè)群 , 搞好橫向多品種的耦合共生和縱向產(chǎn) 業(yè)鏈的拓展延伸 , 大力發(fā)展高新精細(xì)磷化工 , 搞好產(chǎn) 業(yè)的集約化和產(chǎn)品的集群化 , 達到“ 低投入 、 高產(chǎn)出 、 低排放” , 實現(xiàn)社會經(jīng)濟和生態(tài) 環(huán)境的協(xié)調(diào)與 和諧 發(fā)展 。 參考文獻 1 New

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